物理学家卡文迪许是怎样测量出引力常量G的?

bdqnwqk4个月前问题12

他根据牛顿万有引力定律,制造了一个形似哑铃的装置,并把它悬挂在细丝上;然后在“哑铃”的两端相隔一定距离,各放一个已知重量的大球,测量它们之间的吸引力,计算得出引力常数,求出地球的平均密度为5.5克/厘米,然后根据地球圆周长、直径等参数计算出地球的体积为10830 亿立方公里。密度和体积之积便是地球的重量,结果是66万亿亿吨。这就是著名的“扭秤试验”。

万有引力系数是多少

万有引力常量约为G=6.67x10-11 N·m2 /kg2
卡文迪许测定的G值为6.754×10-11,现在公认的G值为6.67×10-11。需要注意的是,这个引力常量是有单位的:它的单位应该是乘以两个质量的单位千克,再除以距离的单位m的平方后,得到力的单位牛顿,故应为N·m2/kg2。
G=6.67×10-11N·m2/kg2

两道物理题!万有引力!!

1.2006年8月15日的国际天文学联合会(IAU)上定义了行星的新标准,冥王星被排除在行星之外而降为“矮行星”,另外,根据新标准,从理论上可分析出:如果地球和月亮还能存在几十亿年,月亮有可能成为行星。由于两者之间潮汐力的作用,月亮与地球的距离每年增加约3.75cm,地球和月亮的共同质心(地球和月亮作为独立双星系统相互环绕的中心)转移到地球之外,到那时月亮就可能成为行星了,已知地球质量m=5.97*10^24kg,地球半径R=6.37*10^6m,月亮的质量m=7.36*10^22kg,月亮中心距离L=3.84*10^8m,按上述理论估算月亮还需经多少年才可能成为行星?(结果保留两位有效数字) ============================================== 先根据“双星系统”的规律,证明双星“到它们质心的距离与质量”成反比。 设双星相互之间的万有引力是F,则: F=m1*ω²*r1=m2*ω²*r2 显然:m1*r1=m2*r2 双星之间的距离:L=r1+r2 由上两式,r1=[m2/(m1+m2)]*L 取上式中m1为地球质量,m2为月球质量,L为月地距离,r1就是开始“地球中心”到“地月质心”的距离。 代入,解出: r1=[m2/(m1+m2)]*L =[7.36×10^22kg/(5.97×10^24kg+7.36×10^22kg)]×(3.84×10^8m) ≈4.676×10^6m(小于地球半径,质心在地球内) 每年月地距离增加3.75cm,就相当于地球到质心的距离增加了:(双星的质量不变,r1与L成正比) Δr1=[m2/(m1+m2)]*ΔL =[7.36×10^22kg/(5.97×10^24kg+7.36×10^22kg)]×(3.75×10^(-2)m) ≈4.57×10^(-4)m 后来,它们的质心移到“地球”表面处,就相当于质心移了距离R-r1,经历的时间: T=(R-r1)/Δr1 ≈(6.37×10^6m-4.676×10^6m)/[4.57×10^(-4)m/年] ≈3.7×10^9年=37×10^8年=37亿年 2.一颗在赤道上空飞行的人造地球卫星的轨道离地面的高度为2R(R为地球半径),已知地球表面重力加速度为g,则该卫星的运动周期时多大?若卫星的运动方向与地球自转方向相同,地球的自转角速度为ω0,某一时刻该卫星通过赤道上某建筑物正上方,则至少经过多长时间它再次通过该建筑物的正上方? =============================================== 1) 对地球表面物体:mg=GmM/R²(万有引力提供重力) 解出,GM=gR²---------------(1) 在卫星:Gm'M/(R+2R)²=m'(2π/T)²*(R+2R)(万有引力提供向心力) 得到:T=2π√[(3R)³/(GM)]--------(2) 把(1)代入(2): T=6π*[√(3R/g)]-----------(3) 2)“再次通过该建筑物的正上方”就是“卫星比地球多转一圈”。 设经过的时间为t (t/T)-(t/To)=1 (t/T)-t*ωo/(2π)=1 t*[(1/T)-ωo/(2π)]=1 t=1/[(1/T)-ωo/(2π)] 把(3)代入: t=1/[(1/6π*[√(3R/g)])-ωo/(2π)](分子和分母同乘以6π) =6π/{[√(g/3R)]-3ωo}